乙太網是大部分嵌入式產品必備的通訊介面，如何設計出穩定、可靠的乙太網電路呢？本文綜合數名行業硬體工程師經驗總結以下要點，希望能為讀者提供設計思路及解決問題的方法。

1.原理圖設計

首先是網路變壓器和RJ45介面器件的選型，整合網路變壓器的RJ45介面器件可以降低設計複雜度、節省板面積，目前應用越來越廣泛。若應用環境對網路電氣特性或可靠性要求特別高時，建議優先選擇分體方案。原理圖設計的要點包括以下幾個方面：

• 防雷管應儘量靠近RJ45介面，放置於RJ45與網路變壓器之間，可以更好起到防雷作用；
• 單獨的TVS管一般不能完成防雷工作，其一般放置在防雷管與網路變壓器之間，主要是抑制差模干擾；
• 根據經驗，在防雷管與TVS之間放置2歐姆電阻可進一步抑制干擾；TVS與PHY之間的網路變壓器進一步抑制共模訊號干擾。
• 網路變壓器與PHY之間差分訊號需放置一顆終端電阻（49.9Ω），其作用是阻抗匹配，消除通訊電纜中的訊號反射。
• RJ45與網路變壓器次級之間收發差分線連線，須是變壓器的發射端連線RJ45的接收端，變壓器的接收端連線RJ45的發射端，如下圖：

圖1 RJ45與網路變壓器次級之間收發差分線連線圖

• 網路變壓器初級和次級需要隔離，不能共一個地。隔離可以有效防止控制源端的干擾通過參考平面耦合到次級，也為後續PCB設計提供不同參考平面。

圖2 網路變壓器初級和次級需要隔離設計

2.PCB設計

乙太網屬於高速訊號，其穩定性與PCB設計密切相關，以下為PCB設計中的幾個要點。

圖3 網路變壓器到RJ45部分典型設計參考

• 器件佈局的原則是按照訊號流向放置，應儘量縮短防雷管與RJ45之間的距離；
• 網路變壓器與RJ45之間走線應儘量短，高速差分線嚴格按照等長處理，誤差通常控制在5mil，阻抗控制在100Ω±10%；
• 次級參考平面與初級參考平面隔離，隔離頻寬度80-100mil，隔離帶內應保證沒有電源和地層存在；
• 次級參考平面鋪設僅限於網路變壓器與防雷管之間，防雷管與RJ45之間的訊號線不需要鋪參考平面，防止干擾通過參考平面耦合至次級；
• 網路變壓器與PHY晶片之間的高速訊號走線儘量短，最大長度480mil，差分訊號終端電阻（49.9Ω）須靠近PHY晶片的TX±、RX±管腳放置，消除通訊電纜中的訊號反射。電阻接電源還是通過電容接地，一般由PHY晶片決定，PHY到網路變壓器部分PCB設計如下圖所示：

圖4 PHY到網路變壓器部分PCB典型設計參考

穩定可靠的硬體開發需要理論與實踐相結合，注意設計要點才能避免“踩坑”。Vanxoak專注於嵌入式軟硬體產品的研發、定製、設計、生產，產品已在物聯網、工業控制、軌道交通、醫療電子、電力電子、新能源、石油化工、重工機械、環保等領域有廣泛應用。

圖5 永珍奧科HD6Q-IOT網口設計